Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft Prof. Dr.-Ing. E. Handschin Universität Dortmund Generación distribuida en Alemania Antecedentes técnicos, económicos y regulación Dipl.-Ing. Jens Bömer Universidad de Chile Santiago de Chile 26 de abril del 2005

2 Contenido Introducción Desarrollo de la generación distribuida en Alemania Regulación Fundamentos técnicos Resumen

3 Gasto eléctrico neto 521 TWh Comercio, Manufactura, Servicios 27% Residenciales 27% Industria 46% Cifras de la generación eléctrica en Alemania 2003 Generación Eléctrica - bruto 597 TWh Carbón piedra 24% Energía Nuclear 27% Energías Renovables 8% Gas natural 10% Lignito 27% Gasoil/Otros 4% Energías Renovables 45 TWh Hídricos 46% Residuos 4% Fotovoltaicos 1% Eólicos 41% Biomasa 8% Fuente: Agencia Internacional de Energía

4 Desarrollo de la potencia instalada existente hasta 2030 Potencia Instalada en Alemania Fuente: VGB PowerTech hídrico eólico petróleo lignito carbón piedra Inversiones de reemplazo otras térmicas gas natural uranio

5 Desarrollo temporal de generación eléctrica de las energías renovables Fuente: Ministerio para el medio ambiente, protección a la naturaleza y seguridad de reactores (hasta 5 MW) (hasta 3 MW) (hasta 20 MW) (hasta 5 kW) Generación eléctrica de energía: fotovoltaica biomasa eólica hidráulica Componentes biogenos en residuos Ley de energías renovables (LER) 2004 eólico onshore 8,7 Cent/kWh biomasa 8,4 Cent/kWh Agua pasada 6,6 Cent/kWh fotovoltaico 45,7 Cent/kWh Nuevo LER Promedio mensual mercado spot (EEX): 4 Cent/kWh

Potencial utilizable de las energías renovables en Alemania y los Costos del ahorro de CO 2 Potencial utilizable (base de datos 1999) Costos del ahorro de CO 2 (StrEG, LER) Geotérmica Fotovoltaica Energía eólica Biomasa Hidráulica Gas de decantación Grisú Gas de vertedero Fuente: Fraunhofer UMSICHT, 1999

7 Definición de plantas de generación distribuida Potencia eléctrica desde 1 kW hasta 20 MW Conexión a la red de baja o media tensión Fuentes energéticas fósiles Fuentes energéticas renovables Inyección determinante Generador diesel Microturbina Celda combustible (Cogeneración termo-eléctrica) Planta de Biomasa (Cogeneración) Planta hidráulica Central geotérmica (Cogeneración) Energía mareal Inyección estocástica Central eólica Centrales fotovoltaicas

8 Desarrollo temporal de la generación eólica Nueva Ley de energías renovables (2004) Implementación ley de energías renovables

9 Desarrollo de la energía eólica en Alemania En el 2030 la capacidad de todas las plantas eólicas corresponderán a un 40% de la actual generación de las centrales eléctricas Problemas de la Integración de plantas eólicas Offshore aun no se resuelven Penetración máxima aún se discute Prognostizierte WEA-Leistung Capacidad pronosticada de una planta eolica Fuente: DEWI Condiciones espaciales de montaje muy diferenciadas (Norte de Alemania, Costa) Repowering reemplaza/amplía plantas existentes Aumento cíclico de la potencia de las plantas de energía eólica Prognostizierter jährlicher Zubau von WEA Crecimiento anual pronosticado de una planta eolica Fuente: DEWI onshore y offshore onshore

10 Historial de leyes y directrices 2000 Ley de energías renovables (LER) 2001 Decreto para la Biomasa 2001 Directrices de la UE para el fomento de las ER 2002 Ley de fotovoltaicos para ley de ER 2004 Nueva LER Regenerativas 2000 Ley de conexión de cogeneración (LEE) 2002 Ley ampliada de COG con ampliación de celda comb Directrices UE para la cogeneración Cogener. Generales 1990 Ley de alimentación eléctrica 1996 Directrices UE 96/92/EG 1997 Protocolo de Kyoto (disminución del CO2) 1998 Ley de economía energética (LEE) 2000 Retiro de la energía nuclear 2002 Reforma de impuestos ecológicos 2002 Nueva ley de economía energética 2005 Nueva ley de economía energética (aun no ratificada) abandonado actual

11 Participación de la GD en el mercado Centrales eléctricas convencionales Grandes clientes Clientes resdidenciales Mercado Spot Áreas de balance Generación distribuida Suministro eléctrico

12 Aprobación de planificación, construcción y conexión de GD en Alemania Autoridad de Construcción Distribuidora (EDE) Inversionista GD Autoridad Medioambiental Autoridad Forestal Autoridad de Aguas Autoridad de Espacio Aéreo Autoridad de Telecomunicaciones Institución para zanjar Discrepancia Disputa, ej. punto de conexión Realización GD

13 Normas internacionales DIN EN Características del voltage... DIN EN Sistemas fotovoltaicos Consejos y directrices Condiciones técnicas de conexión TAB VDEW-directrices MT & BT VDEW-directrices eAT/AT Reglamentaciones adicionales Normas alemanas de VDE VDE 0100 Plantas eléctricas de edificios VDE 0838/9 Compatibilidad electromagnética VDE 0126 Punto de desconexión automática para plantas fotovoltaicas... VDE 0127 Plantas de energía eólica VDE 0558 Semiconductores VDE 0530 Maquinas eléctricas giratorias VDE 0130 Celdas combustibles En desarrollo DKE K 373 Sistemas fotovoltaicos DKE K 384 Celdas combustibles Condiciones de conexión para plantas de generación distribuida VDE: Asociación de electrotécnica, electrónica y tecnologías de la información

14 Experiencias del funcionamiento de la GD Funcionamiento de un GD individual en la red Regulable sin problemas En parte se hace necesario un funcionamiento adaptado individual Conclusión: En sistemas MT/BT correctamente planificados, se hace posible la integración a gran escala de la GD. Quelle: CIGRE-Symposium Athen, 2005 Integración a gran escala de GD a las redes Estructura de las redes deberá ser adaptada eventualmente Cálculo de flujo de potencia en vista al voltaje y cuellos de botella Potencia de cortocircuito Sistema de protección Calidad de suministro Potencia Reactiva

15 Hacia la integración de GD a gran escala Servicios complementarios Energy management decentralizado Normas y recomendaciones - Control de frecuencia - Control de tensión - Potencia de reserva - Modelos para comportamiento de carga - Pronóstico y optimización - Flujo de potencia - Operación térmica o eléctrica - Almacenamiento - Diferentes tecnologías de GD - Concepto de protección coordinado - Integración a la red - Sistema de distribución balance - Operación y control de la red - Retroalimentación y Conteo - Conceptos de mantención - Contrato de acceso/ uso de red - Contrato de suministro eléctrico - Repercusiones de la red - Certificación de conectividad Resumen